模擬電子電路課件第8章

第八章放大器的頻率響應(yīng)主要內(nèi)容8.1晶體管高頻參數(shù)和高頻等效電路BJT高頻混合Π模型MOS高頻混合Π模型8.2單極放大器的頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)概論CS和CE放大器的頻率響應(yīng)8.3多級(jí)放大器和寬帶放大器的頻率響應(yīng)(1)基區(qū)電荷和擴(kuò)散電容Cde(2)發(fā)射結(jié)結(jié)電容Cje:

發(fā)射結(jié)處在截止?fàn)顟B(tài)時(shí)

發(fā)射結(jié)正向工作時(shí)(3)集電結(jié)結(jié)電容(4)高頻混合模型(如右圖8.1)其中8.1晶體管高頻參數(shù)和高頻等效電路

BJT截止頻率的推導(dǎo)通常已知β和Cμ，分析混合π模型進(jìn)行推導(dǎo)，可確定Cπ的值混合π模型的使用條件8.1.2MOSFET內(nèi)部電容與高頻模型1.兩類基本的內(nèi)部電容：

柵極電容源-襯底、漏-襯底耗盡層電容。這兩類電容效應(yīng)可以通過MOS模型中的4個(gè)電極之間增加電容來建模，這里共有5個(gè)電容：Cgs、Cgd、Cgb、Csb和Cdb

2.高頻MOSFET模型

當(dāng)源極和襯底相連，模型變得相當(dāng)簡(jiǎn)單。Csb電容Cgb一般出現(xiàn)在截止區(qū)，故此處不予考慮3.MOSFET單位增益頻率fTfT越高，用做放大器使用時(shí)，放大器頻帶越寬，性能越好。又8.2單級(jí)放大器的頻率響應(yīng)1．高頻增益函數(shù)放大電路增益的一般形式:2．一階RC電路頻率響應(yīng)求解的關(guān)鍵是電路的（1）時(shí)間常數(shù)快速計(jì)算法當(dāng)只有一個(gè)電抗元件和多個(gè)電阻時(shí)，可求出電抗元件兩端視入的等效電阻Req時(shí)間常數(shù)為ReqC或L/Req（2）一階低通RC電路的頻率響應(yīng)傳輸函數(shù)為：令s=jw，并且定義則

其幅頻響應(yīng)相頻響應(yīng)一階RC低通電路頻率響應(yīng)曲線（3）一階高通RC電路的頻率響應(yīng)傳輸函數(shù)為：令s=jw，并且定義則

其幅頻響應(yīng)相頻響應(yīng)一階RC高通電路的頻率響應(yīng)3.fH的確定對(duì)于主極點(diǎn)響應(yīng)類型的放大電路，設(shè)

為主極點(diǎn)，則

若主極點(diǎn)不存在，可利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真確定3dB頻率。4.開路時(shí)間常數(shù)法估算fH利用相關(guān)理論可以證明依次考慮高頻等效電路中的電容，考慮一個(gè)電容Ci作用時(shí)，其他電容和信號(hào)源設(shè)為零，求出從Ci看進(jìn)去的等效電阻Rio。將所有的時(shí)間常數(shù)相加，得到開路時(shí)間常數(shù)b1，即利用b1，估算5.密勒定理

密勒定理是處理跨接在雙端口網(wǎng)絡(luò)輸入和輸出之間的阻抗時(shí)的一種將輸入和輸出之間的聯(lián)系分開的處理方法參數(shù)間的等效關(guān)系為6.短路時(shí)間常數(shù)法求fL

分開考慮每個(gè)電容，即假定其他電容相當(dāng)于短路對(duì)每一電容求從其兩端看進(jìn)去的總電阻，確定一個(gè)時(shí)間常數(shù)RipCi，該時(shí)間常數(shù)將引入一個(gè)低端轉(zhuǎn)折極點(diǎn)頻率

，引入的頻率響應(yīng)因子為多個(gè)電容共同作用，引入的頻響因子為

當(dāng)電路出現(xiàn)主極點(diǎn)情況時(shí)，即其中一個(gè)極點(diǎn)頻率

高于其他極點(diǎn)頻率4倍以上時(shí)，即可認(rèn)為電路的

由該主極點(diǎn)確定，即

8.2.2MOSFET放大電路頻率響應(yīng)

實(shí)際放大電路的完整頻率響應(yīng)特性由3個(gè)頻段的工作特性共同構(gòu)成：中頻段、低頻段、高頻段。

增益帶寬積GB=|AM|?BW是放大器的一個(gè)重要指標(biāo)，通常是一個(gè)常數(shù)。若提高增益，則犧牲帶寬。

（1）高頻響應(yīng)

考慮高頻部分的頻率響應(yīng)，可以用高頻模式來代替MOSFET。

R'L=ro∥RD∥RLCeq=(1+gmR'L)Cgd令Cin=Cgs+Ceq，R‘sig=Rsig∥RG，可得結(jié)論：①上限3dB頻率由Rsig和Cin共同決定，Rsig越大，fH越小。②Cin通常由Ceq決定，而Ceq和gmRL‘關(guān)系極大。（1+gmRL‘

）稱為倍增因子。減少中頻增益

，可以提高fH的值。（2）低頻響應(yīng)

截止角頻率：合成的頻率響應(yīng)函數(shù)：總的放大電路頻率響應(yīng)函數(shù)：8.2.3BJT共射放大電路的頻率響應(yīng)分析頻率響應(yīng)曲線

由分立元件組成的共射放大電路，從頻率響應(yīng)曲線圖中可以看出，其響應(yīng)曲線分為3個(gè)頻段。1．中頻段放大電路的增益為2．高頻響應(yīng)（高頻等效電路如下圖）

密勒定理3．低頻響應(yīng)通過以上分析可以看出：（1）多